FUNDAMENTOS TEORICOS

CONCEPTOS BSICOS:

Gas: Se denomina gas al estado de agregacin de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composicin son molculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atraccin, haciendo que no tengan volumen yforma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene.

Tipos de Gases:

a.- Gases Ideales: Es un gas hipottico formado por partculas puntuales, sin atraccin ni repulsin entre ellas y cuyos choques son perfectamente elsticos (conservacin de momento y energa cintica). Experimentalmente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presin y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por mile Clapeyron en 1834.

Donde:

= Presin = Volumen = Moles de gas. = Temperatura en Kelvin. = Constante universal de los gases ideales (0.082atm.Lt/mol.K)

Propiedades de un gas ideal a nivel molecular.

Todo gas ideal est formado por pequeas partculas puntuales (tomos o molculas). Las molculas gaseosas se mueven a altas velocidades, en forma recta y desordenada. Un gas ideal ejerce una presin continua sobre las paredes del recipiente que lo contiene, debido a los choques de las partculas con las paredes de ste. Los choques moleculares son perfectamente elsticos. No hay prdida de energa cintica. No se tienen en cuenta las interacciones de atraccin yRepulsin molecular. La energa cintica media de la translacin de una molcula es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.

Ecuacin general de los gases ideales:

Para una misma masa gaseosa (por tanto, el nmero de moles (n) es constante; n=cte), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la presin y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura

En qu consiste el mtodo de Regnault para la determinacin de los pesos moleculares de las sustancias gaseosas

En qu consiste el mtodo deRegnault para la determinacin de los pesos moleculares delas sustancias gaseosas.Este mtodo se usa para determinar los pesos moleculares de las sustancias gaseosas a latemperatura ambiente y se realiza as: Un matraz de vidrio de unos 300 a 500 c.c. decapacidad, provisto de llave, se evaca y pesa, llenndolo a continuacin con el gas cuyopeso molecular se busca auna temperatura y presin, procediendo a pesarlo denuevo. Ladiferencia de pesos representa el del gas W en el matraz cuyo volumen se determinallenndolo y pesndolo con agua o mercurio, cuyas densidades se conocen. Con los datosas obtenidos, se deduce elpeso molecular buscado mediante la ecuacin

M= drt/P

En un trabajo preciso se usa un bulbo ms grande para llenarloy otro decontrapeso, y se corrigen lasmediciones reducindolas al vaco.Explicar la diferencia y semejanzas que existen entre las isotermasde un gas real y lade un gas idealLas isotermas de un gas real tienen una forma ms compleja que las isotermas de un gasideal (hiprbolas), ya que deben dar cuenta de los cambios de fase que puedeexperimentar.Explicar el efecto de laaltura de un campo gravitacional sobre la presin de los gases.

P =P a t +pgH

La altura o diferencia de altura que se tiene entre dos puntos genera un aumento odisminucin de la presin. De la ecuacin planteada podemos deducir que la altura Hinterviene en el diferencial depresin que se tendr debido a la ubicacin del gas.

Determinacin de pesos moleculares por el mtodo de Vctor Meyer

TEMARIO: DETERMINACIN DEL PESO MOLECULAR DE UNA SUSTANCIA MEDIANTE EL MTODO DE VAPORIZACIN DE VCTOR MEYER. OBTENCIN DE SU FRMULA MOLECULAR, CONOCIENDO LA FRMULA MINIMA

Introduccin:Partiendo de la ecuacin general de los gases y reemplazando el nmero de moles de gas (n) por la relacin entre la masa de gas (m) y su peso molecular (M), es decir, n = m / M, se obtiene:

P V

m R T , en donde podemos despejar el peso molecular relativo:M m R T

MEsta expresin es el fundamento del mtodo a utilizar en la prctica.

P V

El mtodo de Victor Meyer se utiliza para sustancias lquidas o slidas que pueden vaporizarse fcilmente. Se pesa una masa m de la sustancia y se coloca en el aparato de Victor Meyer, cuya construccin (explicada ms adelante) permite que la sustancia se vaporice, desplazando una cantidad equivalente (en moles) de aire hacia un receptculo externo, en el cual se mide el volumen V de aire desplazado a la temperatura externa T y la presin P. De esta manera se puede calcular el nmero de moles de aire desplazado que es igual al nmero de moles de la sustancia desconocida contenidos en la masa m, y, por loD

tanto calcular el peso molecular de la sustancia desconocida.CEAB

Si, mediante un anlisis elemental cuantitativo se determina la composicin centesimal de la sustancia y la frmula mnima, el peso molecular determinado por el mtodo de Victor Meyer puede usarse para calcular la frmula molecular (por ejemplo, si la frmula mnima es CH y el peso molecular medido es aproximadamente 78 g/mol, puede concluirse que la frmula molecular es C6H6).F

La figura de la derecha es un esquemadel equipo.

Introduccinalequipoyal procedimiento operativo:El equipo contiene un tubo de vaporizacin A, contenido dentro de una camisa B aislada trmicamente (el aislante trmico no se muestra). El agua lquida (lquido calefactor) contenido en el fondo de la camisa es calentado por el mechero y sus vapores mantienen a temperatura constante todo el tubo calefactor. El refrigerante D condensa los vapores y retorna el lquido al interior de la camisa (reflujo). Lo primero que debe hacerse es poner en rgimen el aparato. Para ello se enciende el mechero y se hace circular agua por el refrigerante, sin colocar el tapn E, ni la campana para gases F. Mientras el aparato alcanza una temperatura constante se introduce un tubo hasta el fondo del tubo devaporizacin y se insufla aire para desalojar vapores que pudieran quedar de experimentos anteriores. Una vez puesto en rgimen el aparato se colocan el tapn E y la campana para gases F.MEDIDA: Una cantidad pesada del lquido cuyo peso molecular se desea medir, colocado dentro de una pequea

ampolla de vidrio con tapa, se introduce dentro del tubo de vaporizacin. Enseguida se coloca nuevamente el tapnE. Cuando la ampolla cae al fondo del tubo de vaporizacin el lquido se vaporiza rpidamente, destapando la ampolla y desplazando parte del aire que contena el tubo de vaporizacin hacia la campana de gases. El volumen, la presin y la temperatura del aire desplazado se miden en la campana para gases, lo cual permite calcular el nmero de moles de aire desplazado, que es igual al nmero de moles que contena la muestra de lquido (PIENSE CUIDADOSAMENTE CULES SON LAS RAZONES DE LA VERACIDAD DE ESTA LTIMA AFIRMACIN). Conociendo la masa y el nmero de moles de la muestra de lquido se puede calcular el peso molecular del mismo, como se ha visto ms arriba.

Consideraciones tericas y experimentales:Este mtodo sirve para muestras que a temperatura ambiente son lquidas o slidas y pasan al estado gaseoso a la temperatura a la cual se encuentra el tubo de vaporizacin. No es aplicable a sustancias que se disocian al calentarse.El punto de ebullicin del lquido calefactor debe ser superior en 20 - 30 C al punto de ebullicin de la sustancia problema, a efectos de asegurar la vaporizacin completa de la misma. El refrigerante permite condensar y volver a utilizar el lquido calefactor.Durante la puesta en rgimen del equipo el aire que contiene el tubo de vaporizacin se expande (el tubo de desprendimiento en este momento no debe estar sumergido en la campana). Esto sucede hasta que la temperatura alcance un valor constante en todo el equipo y el aire de todo el tubo se encuentre a la misma temperatura.Antes de agregar la muestra debe insuflarse aire para arrastrar vapor de agua o restos de muestra que puedan haber quedado de experiencias anteriores. Si esta operacin no se realiza puede ocurrir que al realizar el experimento, en lugar de desplazar aire se desplazaran esos vapores, los cuales al llegar a la campana para gases se condensaran. Que error que cometer, si esto sucede, en el clculo del peso molecular (exceso o defecto)?El mtodo se basa en la Ley de Avogadro, segn la cual, al vaporizarse la muestra en el tubo de vaporizacin, desaloja un volumen de aire que contiene el mismo nmero de molculas que la muestra.Cuando el aire desalojado llega a la campana para gases se encuentra a una temperatura menor que la que existe en el tubo de vaporizacin, y su volumen disminuye en la misma cantidad que disminuira el volumen de la muestra, suponiendo que se comportara como un gas ideal, y que pudiera existir como gas a esa temperatura. Este es el fundamento del mtodo. La suposicin del cumplimiento de las leyes de los gases ideales es una de las mayores fuentes de error del mtodo. Sin embargo, se ver ms abajo que esto no es de gran importancia debido a que los datos se utilizan para calcular el nmero de veces que la frmula mnima esta contenida en la frmula molecular.El tubo de vaporizacin debe ser lo suficientemente largo para evitar que parte de la muestra llegue a la campana, en cuyo caso condensara (la muestra a temperatura ambiente es lquida), obtenindose en la campana un volumen menor al que corresponde.La masa de muestra que se pesa debe ser la adecuada para que el aire desplazado no sobrepase ni la capacidad de la campana, ni la del tubo de vaporizacin. Tampoco debe ser muy pequea, ya que entonces la lectura del volumen de gas tendra mayor error.Antes de poner la ampolla en el tubo de vaporizacin la presin del equipo es igual a la atmosfrica. Al introducir la muestra la presin aumenta, lo que provoca el desplazamiento del aire hacia la campana hasta que la presin dentro del tubo vuelva a ser igual a la atmosfrica. Por esa razn, al finalizar la experiencia se puede retirar el tapn de goma sin que se produzca ninguna modificacin.Debido a los errores experimentales y a las suposiciones realizadas, el mtodo permite obtener experimentalmente un peso molecular con un error del 5 al 10 %. Como el peso molecular es un mltiplo entero del peso de la frmula mnima (calculada a partir de la composicin centesimal de la muestra), este error no afecta la precisin con que se puede conocer la frmula molecular.